Çimento esaslı kompozitlerin sülfata karúı dayanıklılı÷ını ölçen deney yöntemleri

Türk standartlarında betonun sülfata karúı dayanıklılı÷ının tespitine yönelik bir deney yöntemi bulunmamaktadır. Amerikan standartlarına göre çimento esaslı kompozitlerin sülfat direnci, çimento harcı örnekleri üzerinde deneyler yapılarak belirlenmektedir (ASTM C1012, ASTM C452, ASTM C1038). Beton için standartlaúmıú bir deney yoktur. Betonun sülfata karúı dayanıklılı÷ını tespitte kullanılan yöntemler, Na2SO4, MgSO4, CaSO4 çözeltilerinde veya bunların karıútırıldı÷ı çözeltilerde bekletme prensibine dayanır. Bekleme esnasında örneklerin zamana ba÷lı olarak dinamik elastisite modülleri belirlenebilir. Boy de÷iúimleri ve/veya basınç dayanımları takip edilebilir. Tuz kristalizasyonunun etkisini de incelemek için için ıslanma kuruma, ısınma so÷uma gibi hızlandırılmıú yöntemler kullanılabilir. Ya da saha örnekleri çok uzun dönemli olarak açıkta sülfatlı çözeltilerde veya toprakta bekletilmektedir[5].

3.3.6.1. Boy ölçümü

Sülfat etkisi ço÷unlukla genleúmeye yol açtı÷ı için etki derecesinin belirlenmesinde boy ölçümü sıkça kullanılır. Amerikan standartlarından en çok kullanılan ASTM C1012 standardıdır. Standart harç örnekleri hazırlanarak yeteri kadar dayanım kazanması beklenir (20 MPa). Ardından 50 g/litrelik Na2SO4 çözeltisinde (33600 ppm SO4^-2) bekletilen örneklerin 3-6 aylık genleúme de÷erleri takip edilir. Genleúme de÷eri için ASTM C1157'de 26 haftada %0.1' in altında ise orta derecede sülfata

dirençli, %0.05'in altında ise yüksek derecede sülfata dirençli sınıflandırması yapılmıútır. Çimentoların kimyasal kompozisyon açısından Na2SO4 çözeltisindeki performansını yansıtmaktadır. Bu standart sadece Na2SO4 çözeltisi içindeki performansı vermekte, di÷er katyonlu sülfatlardaki performans hakkında fikir vermemektedir. Deney örneklerinin çimento harcı olması geçirimlili÷in etkisini ikinci plana atmaktadır. Bu yüzden ASTM C1012 kullanıldı÷ında, silis dumanı gibi maddelerin yarattı÷ı geçirimsizlik etkisinin yeteri kadar ortaya çıkmadı÷ı belirtilmektedir. Uzun deney süresi bir di÷er dezavantajıdır. ASTM C452 ve ASTM C1038 standartlarında ise sülfat, çimento harcı hazırlanırken bünyeye katılmakta ve örnekler suda bekletilmektedir. Bu deney yöntemlerinden ASTM C452'de örnekler çözeltiye kalıptan alındıktan hemen sonra girdi÷i için katkılı çimentolarda kullanılmamalıdır. Öte yandan, standart Portland çimentosu için kullanıldı÷ında ASTM C452 standardı ile 14 günde sonuç elde edilebilmektedir. Bu standardın dıú sülfat etkisinden çok iç sülfat etkisi yarattı÷ı için uygun olmadı÷ını savunan araútırmacılar da mevcuttur.

ASTM C1012 standardı sülfat çözeltisinin pH de÷erinin de sabit tutulmasını, bu amaçla çözeltinin belirli zaman aralıklarında de÷iútirilmesini önermektedir ve araútırmacılar ço÷unlukla bu yöntemi kullanmaktadır. Ancak bu iúlem örnek

bünyesine sürekli yeni sülfat giriúini sa÷lamakta, boúluk suyu sülfat

konsantrasyonunu yükseltmektedir. Standart de÷iútirme aralı÷ı için pH de÷eri dıúında bir kıstas vermedi÷i için, sık de÷iútirme ile seyrek de÷iútirme arasında farklılık oluúabilmektedir. Çözeltinin de÷iútirilmesi aynı zamanda boúluk suyu pH'ının daha hızlı azalmasına yol açarak alçıtaúı kaynaklı sülfat etkisini hızlandırmaktadır. Oysa pH'ın daha yüksek oldu÷u durumlarda etrenjit oluúumu da mümkündür. Literatürde çözelti de÷iútirilerek yapılan çalıúmalardan elde edilen genleúme de÷erleri ile çözelti de÷iútirilmeden elde edilen genleúme de÷erleri karúılaútırıldı÷ında, genleúmeye baúlama süresinin, çözelti de÷iútirilmedi÷i durumda iki misli uzadı÷ı belirlenmiútir. Ayrıca bazı araútırmacılar çözeltideki sülfat konsantrasyonunun sabit kalması için çözeltiyi de÷iútirmeden sadece seyreltik sülfürik asit ilavesi ile pH' ı düúürme yoluna gitmiútir.

48

3.3.6.2. A÷ırlık de÷iúimi

Sülfat etkisi altındaki örneklerin a÷ırlık de÷iúimi teorik olarak önce artan, ardından hasarın úiddetine ba÷lı olarak azalan bir e÷ilimdedir. ølk aúamada sülfat tuzlarının bünyeye giriúi ve reaksiyonlarda bol miktarda su kullanılması a÷ırlıkları arttırmaktadır. økinci aúamada hasarın meydana gelmesi ile birlikte parça kopmaları, kesit kayıpları yaúanarak a÷ırlık azalması gözlenecektir. Ancak pratikte bazı ölçüm sorunları ile karúılaúılabilinir. Örne÷in ilk a÷ırlı÷ı, kuru olarak ölçülürse her ölçüm için kurutma gerekir ve bu da ilave bir hasar etkisi oluúturacaktır. Örne÷in ilk a÷ırlı÷ı, kuru yüzey doygun olarak ölçülecekse her seferinde örne÷in yüzeyi kurulanmalıdır. Bu esnada zayıflayan parçalar dökülerek örne÷in hafiflemesine yol açacaktır. Aynı zamanda örnek içine penetre olan sülfat ve su ilave a÷ırlık yaratarak örne÷in a÷ırlaúmasına yol açacaktır. Zayıflayan örneklerin dökülen parçalarının ne dereceye kadar temizlenmesi gerekti÷i de önemli bir sorundur. Tüm bu nedenlerden dolayı a÷ırlık de÷iúimi ölçümleri çeúitli hatalar içermekte, zaman zaman yorumlamada güçlük yaratmaktadır.

3.3.6.3. Basınç dayanım de÷iúimi

Na2SO4 etkisi altındaki örneklerin basınç dayanımları, a÷ırlık artıúında oldu÷u gibi önce artıp, daha ileri evrelerde azalmaktadır. Uzun vadede dayanımdaki azalma, sülfat konsantrasyonuna ba÷lı oldu÷u gibi, katyon tipiyle de yakından iliúkilidir. Düúük sülfat konsantrasyonlarında ise ilk aúamada meydana gelen dayanım artıúı korunabilir veya dayanım düúüúü için çok uzun süreler gerektirebilir. Sülfat etkisi sonucu oluúan ürünler iç yapıda çatlaklara yol açtı÷ı için boúluk yapısı bozulmakta ve etki derecesi de gittikçe úiddetlenmektedir. NEVILLE, iç yapı hasarı ile her %1'lik boúluk artıúının %5.5'lik dayanım kaybına yol açtı÷ını belirtmiútir. MgSO4 etkisinde ise ortam pH'ına ba÷lı olarak örnek yüzeyinde hızla bir brusit tabakası oluúur, tabaka altına penetre olan sülfat bu bölgede alçıtaúı oluúumunu hızlandırır. Brusit tabakası bir süre sonra daha iç kısımda oluúan alçı tabakası nedeniyle parçalanır ve ortam pH'ı iyice düúer. Bu aúamada CSH'ın da bozunması sonucu basınç dayanımında belirgin úekilde azalma gözlenir.

3.3.6.4. Yüzeysel görünüm

Laboratuvar koúullarında sülfat çözeltilerinde bekletilen örneklerde, önce köúelerden baúlayan çatlama, dökülme ve parça atmalar meydana gelmektedir. Bu nedenle harç çubukları çabuk elden çıkmaktadır. Bazı araútırmacılar, harç çubuklarının üst ve alt kısımlarına yalıtım malzemesi sürerek deney yapmanın, örneklerin daha uzun süre ölçümüne olanak sa÷laması açısından, daha sa÷lıklı oldu÷unu savunmaktadır. Saha örneklerinde ise çatlama, dökülme ve parça atmanın yanında tuz kristalizasyonu ile beyaz toz birikimleri, yumuúama vb. görünüm de÷iúimleri de oluúmaktadır.

ùekil 3.10. Beton briketlerin sülfatlı zeminde parçalanması